Черная дыра в NGC 7392 разорвала звезду на куски
AstroNews.ru - 02 Мая 2023 18:06:19
Мы все знаем, что черные дыры - разрушительные монстры. Их огромное гравитационное притяжение засасывает все, что встает на пути. Это особенно верно для сверхмассивных черных дыр в сердцевинах галактик. Они могут разрывать звезды на части. И это случается очень часто - примерно раз в 10 000 лет. Когда звезда проходит слишком близко, гравитация черной дыры разрывает ее на части.
Когда звезда испытывает “событие приливного разрушения” (СПР), она освещает центр галактики. Астрономам известно о примерно 100 таких СПР в отдаленных галактиках. Большая часть света, который они регистрируют в результате этого катастрофического события, поступает в виде рентгеновских лучей и оптического излучения. Но, оказывается, они могут настроиться на инфракрасные сигналы от СПР, и ученые Массачусетского Технологического института недавно зафиксировали один из них, происходящий в галактике NGC 7392. Галактика находится примерно в 137 миллионах световых лет от Земли, и открытие в ее центре - один из первых случаев, когда астрономы увидели инфракрасное изображение разрушения звезды черной дырой.
Ученые назвали событие “WTP14adbjsh”. Поскольку пылевые облака скрывали вид, не было видно ни рентгеновских лучей, ни ультрафиолета. Однако пыль поглотила большое количество излучения от события, и это заставило облака излучать инфракрасный свет.
Открытие произошло почти случайно, когда доктор из Массачусетского технологического института Кристос Панайоту и его коллеги просматривали данные от миссии NEOWISE. С 2010 года миссия производит сканирование неба в инфракрасном диапазоне длин волн. Команда обнаружила яркую вспышку, которую обнаружили в данных. На самом деле команда искала переходные процессы — источники света, которые появляются, а затем исчезают. Затем они обнаружили эту вспышку. “Сначала мы могли видеть, что там ничего не было”, - вспоминал Панайоту. “Затем внезапно, в конце 2014 года, источник стал ярче и к 2015 году достиг высокой яркости, затем начал возвращаться к своему прежнему состоянию покоя”.
В конце концов они проследили вспышку до NGC 7392 и начали задаваться вопросом, какой астрофизический процесс мог ее создать. “Например, сверхновые - это источники, которые внезапно взрываются и становятся ярче, а затем снова гаснут, в масштабах, сходных с событиями приливного разрушения”, - сказал Панайоту. “Но сверхновые не такие яркие и энергичные, как то, что мы наблюдали”.
В конце концов, команда выяснила, что вспышка была вызвана СПР, то есть звездой, разорванной на части сверхмассивной черной дырой. Она соответствовала данным и, если она удалась, была самой близкой из когда-либо наблюдавшихся астрономами.
Одно дело утверждать, что кратковременная вспышка света была звездой, разорванной черной дырой, но как это доказать? Во-первых, команда должна была понять черную дыру и ее окружение. Итак, они изучали галактику. Данные из различных источников показали, что в галактике имеется сверхмассивная черная дыра, масса которой примерно в 30 миллионов раз превышает массу Солнца. На самом деле она довольно массивная. “Это почти в 10 раз больше, чем черная дыра, которая находится в центре нашей галактики, поэтому она довольно массивная, хотя массы черных дыр могут достигать 10 миллиардов солнечных масс”, - сказал Панайоту.
То, что звезда подобралась достаточно близко, чтобы столкнуться с черной дырой, означает, что галактика имеет популяцию звезд и, возможно, создает некоторые из них вблизи черной дыры. Наблюдения на разных длинах волн показали, что NGC 7392 активно создает новые звезды. Однако она не так активна, как некоторые галактики, и более занята, чем другие. Она считается “зеленой” звездообразующей галактикой. Это потому, что она производит несколько звезд, достаточных для того, чтобы черной дыре было чем питаться. Оказывается, что большинство СПР произошло в редком типе “зеленой” галактики.
Однако следует учитывать еще один фактор. Галактики, образующие звезды, производят много пыли, особенно в ядре. Инфракрасный свет может проникать через большую часть пыли, в то время как рентгеновский, оптический или ультрафиолетовый свет блокируется. Таким образом, это может быть фактором, объясняющим, почему астрономы не обнаружили больше СПР в звездообразующих галактиках, когда они смотрят на них с помощью обычных оптических телескопов.
Будущее наблюдений за СПР в инфракрасном диапазоне
Это открытие указывает на необходимость дополнительных инфракрасных наблюдений галактик для поиска СПР. “Тот факт, что оптические и рентгеновские съемки пропустили этот светящийся СПР на нашем собственном заднем дворе, очень показателен и демонстрирует, что эти съемки дают нам лишь частичную перепись всего населения СПР”, - сказал Суви Гезари, младший астроном в Научном институте космического телескопа в Мэриленде. “Использование инфракрасных съемок для улавливания пылевого эха затемненных СПР ... уже показало нам, что в пыльных звездообразующих галактиках существует популяция СПР, которую мы упускали”.
Интересно, что спутник TESS (наиболее известный своими поисками экзопланет) также зафиксировал СПР в 2019 году. Наземное исследование под названием All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) предупредило астрономов. Они смогли получить другие наблюдения, в том числе от TESS, чтобы проследить за развитием события.
На фото:
Инфракрасные признаки ближайшего события приливного разрушения (СПР) на сегодняшний день. В этом случае звезда прошла слишком близко к центральной сверхмассивной черной дыре. Яркая вспышка была обнаружена в галактике NGC 7392 в 2015 году (верхняя левая панель). Наблюдения за той же галактикой были сделаны в 2010-2011 годах (вверху справа), до СПР. Внизу слева показана разница между первыми двумя изображениями, представляющими фактический, обнаруженный СПР. Для сравнения, на нижней правой панели показана та же галактика в оптическом диапазоне волн.